EP0141208A1 - Fuel assembly for a nuclear reactor - Google Patents
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- EP0141208A1 EP0141208A1 EP84111072A EP84111072A EP0141208A1 EP 0141208 A1 EP0141208 A1 EP 0141208A1 EP 84111072 A EP84111072 A EP 84111072A EP 84111072 A EP84111072 A EP 84111072A EP 0141208 A1 EP0141208 A1 EP 0141208A1
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/34—Spacer grids
- G21C3/356—Spacer grids being provided with fuel element supporting members
- G21C3/3566—Supporting members formed only of elements fixed on the strips
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Definitions
- the invention relates to a nuclear reactor fuel element with a grid-shaped spacer, in which rods parallel to one another, in particular fuel rods containing nuclear fuel, are each arranged in a grid mesh, which is formed by flat, perpendicular to the rods, vertically arranged sheet metal webs and in a corner of a grid mesh has a contact spring provided with two end parts for a fuel rod arranged there, which is locked with the two end parts in each case in a recess in a sheet metal web with a sheet metal web which is transverse to this sheet metal web.
- Such a nuclear reactor fuel element is known from German Patent 29 41 320.
- the contact spring and spacer of this known nuclear reactor fuel element can consist of different metals, so that for the contact spring, for example, well resilient chromium-nickel steel can be selected as the material, while the metal webs of the spacer made of a neutron absorbing nickel-iron or zirconium alloy only to a small extent can be made.
- the spacer is also easy to assemble and yet the parts of the contact spring are secured against falling out of the spacer in the event of breakage.
- Such a nuclear reactor fuel element generally has a head part and a foot part. These are connected to each other by control rod guide tubes.
- Each of the control rod guide tubes is detachable at one end on a head plate of the head part and at the other end on a foot plate of the foot part, e.g. fixed with a screw connection.
- the control rod guide tubes penetrate the top and bottom plates at right angles.
- the top and bottom plates are rectangular, usually square.
- the control rod guide tubes welded to the grid-shaped spacers are each guided in a square grid mesh through a plurality of rectangular, generally also square, grid-shaped spacers, which are generally at the same distance from one another in the direction of the longitudinal axis of the control rod guide tubes and thus also of the fuel element, and which are located one below the other and align with the head and foot plates.
- Fuel rods that contain nuclear fuel in gas-tight cladding tubes are guided through the square grid meshes of the spacer which are not occupied by the control rod guide tubes. These fuel rods are neither attached to the head plate of the head part nor to the foot plate of the foot part, but they have play in the longitudinal direction between the head and foot plates and can therefore move in the direction of their longitudinal axis, i.e. expand freely in the longitudinal direction of the nuclear reactor fuel element.
- nuclear reactor fuel elements In the reactor core, in particular of a pressurized water nuclear reactor, there are a number of such identical nuclear reactor fuel elements with parallel longitudinal axes in the Checkerboard pattern closely arranged.
- adjacent nuclear reactor fuel elements can get caught in the four outer sheet metal webs of the spacers in the reactor core, which leads to the destruction of these outer sheet metal webs and makes it impossible to reinsert the nuclear reactor fuel elements in the reactor core.
- Nuclear reactor fuel elements in particular, have a tendency to get caught, which have bent strongly as a result of operating stresses in the reactor core.
- the two edges of the outer sheet metal webs of the spacers which are at right angles to rods, that is to say to the control rod guide tubes and the fuel rods of the nuclear reactor fuel element, have been provided with deflector tabs which are inclined slightly inwards, on which, when loading and unloading the nuclear reactor, the edges which are perpendicular to the rods of the nuclear reactor fuel element outer sheet metal webs of the spacers can slide from laterally adjacent nuclear reactor fuel elements which are moved in the longitudinal direction relative to one another, so that jamming at these edges is avoided.
- Such inwardly inclined deflector lugs cannot, however, be attached to the corners of a spacer of the nuclear reactor fuel element, in which fuel rods as corner rods of the nuclear reactor fuel element are each located in a square grid mesh between two mutually perpendicular outer sheet metal webs, since there they contain the thermohydraulic conditions for the coolant in the Worsen the nuclear reactor in such a way that these fuel rods which represent the corner rods are not cooled sufficiently and can therefore be damaged. There is therefore a risk of being in the reactor core In the checkerboard pattern, diagonally adjacent nuclear reactor fuel elements get caught with the corners of their spacers when loading and unloading the nuclear reactor. This snagging can be at least largely prevented by the longest possible deflector bevels at these corners.
- the height of the spacer ie the width of its sheet metal webs, must be chosen to be particularly large if one considers the Corners of the spacer wants to form long deflector slopes.
- the invention has for its object to provide a nuclear reactor fuel element with a spacer which also has a locked contact spring in a mesh in a corner of this spacer and which nevertheless has particularly long deflector slopes at this corner as well as a customary, not enlarged, but optimally low Can have height.
- a nuclear reactor fuel element of the type mentioned at the outset is characterized in that the recesses for the end parts of the contact spring start from an end edge of the sheet metal web of the spacer which is parallel to the bars, that the transverse sheet metal web is one of the four outer sheet metal webs of the spacer and that the two end parts of the contact spring each have an extension arm parallel to this outer sheet metal web, which engages in a mesh mesh that is laterally adjacent to the mesh mesh in a corner of the spacer and there on the inside side of the outer sheet metal web forms an end part of a contact spring for the fuel rod arranged in this mesh in the corner of the spacer.
- the outer sheet metal web in the mesh in the corner of the spacer prefferably has a support recess into which the end-piece of the contact spring located in this mesh engages on the extension arm. In this way, forces are absorbed which act in the longitudinal direction of the rod arranged in this mesh on the contact spring located in this mesh and which originate from this rod.
- the outer sheet metal web in the mesh in the corner of the spacer has an escape recess for the contact spring located in this mesh. This ensures that the contact spring can take the full travel when inserting the fuel rod into this mesh.
- FIG. 1 From the square grid-shaped spacer of a nuclear reactor fuel element consisting of a nickel-iron alloy according to the invention, two flat, flat outer sheet metal webs 2 and 3 can be seen in FIG. 1, which are arranged upright and are at right angles to one another.
- inner sheet metal webs 21 to 23 parallel to the outer sheet metal web 2 and inner sheet metal webs 31 to 33 parallel to the outer sheet metal web 3 can be seen, which are also arranged in an upright position and prevail at right angles to form square meshes.
- a control rod guide tube or a fuel rod of the nuclear reactor fuel element containing nuclear fuel is arranged, to which the inner and outer sheet metal webs are perpendicular.
- the inner sheet metal webs 21 to 23 and 31 to 33 have fixed knobs 200 and 300, respectively.
- a contact spring made of chromium-nickel steel for the fuel rod located in this mesh is arranged in a corner of each such mesh.
- This contact spring has two end parts, with which the contact spring is locked in a recess in the sheet metal web in question with a sheet metal web which is transverse to this sheet metal web in question and on which one is transverse to the sheet metal webs 2 and 3 or 21 to 23 and 31 to 33 leaf spring parallel to the bars is formed.
- the control rod guide tubes which are guided through individual meshes of the mesh-shaped spacers are welded to these spacers, while nubs and contact springs in other meshes of the mesh-shaped spacers in these meshes give fuel rods a non-positive hold. Point to the edges that are perpendicular to the parallel control rod guide tubes and fuel rods in the spacer the outer sheet metal webs 2 and 3 slightly inwardly inclined deflector tabs 8 and 9. Furthermore, the edges of the inner sheet metal webs 21 to 23 and 31 to 33, which are at right angles to the control rod guide tubes and fuel rods, are provided with swirling flags 10 and 11 for swirling cooling water flowing through the nuclear reactor fuel element in the nuclear
- the outer sheet metal webs 2 and 3 are connected to one another via an intermediate strip 12, which is located between these two outer sheet metal webs 2 and 3 on the outer edge of the spacer which is parallel to the control rod guide tubes and fuel rods in the lattice mesh and which is parallel to these two outer sheet metal webs 2 and 3 is inclined and which is parallel to these control rod guide tubes and fuel rods.
- the two outer sheet metal webs 2 and 3 are chamfered at the corners of the spacer, starting from their edges which are perpendicular to the control rod guide tubes and fuel rods in the spacer, towards this intermediate strip 12, with the formation of equally inclined straight bevel edges 13 and 14.
- a contact spring 51 made of chromium-nickel steel is arranged in a corner, which is adjacent to the side of the mesh 5, each for a rod consisting of a fuel rod, which is located in the concerned mesh 15 or 16.
- This contact spring 51 has an upper end part 52 and a lower end part 53, on which a leaf spring 540 is formed which is parallel to the relevant rod of the respective grid mesh 15 or 16 and bulges into the grid mesh 15 or 16.
- the upper and lower end parts 52 and 53 are of identical design, made of a chrome 5 and provided with a notch 54 and 55 in a straight line parallel to the bars in the spacer in the upper end part 52 and in the lower end part 53.
- the inner sheet metal web 31 located between the mesh 15 and the mesh 5 in the corner of the spacer has, on its end edge 56 parallel to the bars in the spacer, two recesses extending from this end edge 56, which are spaced apart and from which the top edge of the web 31 closer recess 57 can be seen in FIG. 7.
- the two end parts 52 and 53 of the contact spring 51 are inserted with the notches 54 and 55 and locked by the outer sheet metal web 2 which is transverse to the inner sheet metal web 31.
- This outer sheet metal web 2 is welded to the end edges of the inner sheet metal web 31 parallel to the bars and to the other inner sheet metal webs parallel to this.
- An extension arm 58 and 59 is formed on both end parts 52 and 53 of the contact spring 51, each of which engages through the recesses (e.g. 57) on the end edge of the inner sheet metal web 31 parallel to the bars into the grid mesh 5 in the corner of the spacer.
- These extension arms 58 and 59 are perpendicular to the bars in the spacer.
- Each of these two extension arms 58 and 59 form an end part 60 and 61 in the mesh 5 in the corner of the spacer on the inside of the outer sheet metal web 2 for a further contact spring with a leaf spring 62 which is parallel to the rods in the spacer and on which rod 4 located in the grid mesh 5 rests.
- the contact spring 51 arranged in the corner of the grid mesh 16 laterally adjacent to the god mesh 5 is designed in the same way as the contact spring 51 arranged in the grid mesh 15 and in the same way in corresponding recesses on the end edge 69 of the inner sheet metal web 21 parallel to the bars through the outer sheet metal web 3 locked.
- This contact spring 51 also engages with its extension arms 58 and 59 in the mesh 5 and forms a contact spring with end parts 60 and 61 and a leaf spring 62 on the inside of the outer sheet metal web 3.
- protrusions 63 and 64 are formed, each of which engages in a support recess 65 or 66 in the outer sheet metal webs 3 or 2 and on the extension arms 58 and 59 in the longitudinal direction intercept the rod 4 acting forces.
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Abstract
Bei einem Kernreaktorbrennelement mit einem gitterförmigen Abstandshalter mit parallelen Stäben, der in einer Ecke einer Gittermasche eine mit zwei Endteilen versehene Anlagefeder (51) für einen dort angeordneten Brennstab aufweist, welche mit den beiden Endteilen (52, 53) jeweils in einer Ausnehmung in einem Blechsteg mit einem zu diesem Blechsteg querstehendem Blechsteg verriegelt ist, gehen die Ausnehmungen (57) für die Endteile (52, 53) der Anlagefeder (51) von einer zu den Stäben parallelen Endkante (56) des Blechsteges (31) bzw. (21) des Abstandshalters aus, ist der querstehende Blechsteg einer (2) bzw. (3) der vier äußeren Blechstege des Abstandshalters und weisen die beiden Endteile (52, 53) der Anlagefeder (51) je einen zu diesem äußeren Blechsteg (2) bzw. (3) parallelen Ausläuferarm (55, 59) auf, der in eine zu der Gittermasche (15) bzw. (16) seitlich benachbarte Gittermasche (5) in einer Ecke des Abstandshalters greift und dort an der Innenseite des äußeren Blechsteges (2) bzw. (3) ein Endteil (60) bzw. (61) einer Anlagejeder für den in dieser Gittermasche (5) in der Ecke des Abstandshalters angeordneten Brennstab (4) bildet.In the case of a nuclear reactor fuel element with a grid-shaped spacer with parallel rods, which in one corner of a grid mesh has a contact spring (51) provided with two end parts for a fuel rod arranged there, which has the two end parts (52, 53) in a recess in a sheet metal web is locked with a transverse to this sheet metal web, the recesses (57) for the end parts (52, 53) of the contact spring (51) from an end edge parallel to the bars (56) of the sheet metal web (31) or (21) of the Spacer, the transverse sheet metal web is one (2) or (3) of the four outer sheet metal webs of the spacer and the two end parts (52, 53) of the contact spring (51) each have one to this outer sheet metal web (2) or (3 ) parallel extension arm (55, 59) which engages in a grid mesh (5) laterally adjacent to the grid mesh (15) or (16) in a corner of the spacer and there on the inside of the outer sheet metal web (2) b between (3) forms an end part (60) or (61) of an attachment for each of the fuel rods (4) arranged in this mesh (5) in the corner of the spacer.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kernreaktorbrennelement mit einem gitterförmigen Abstandshalter, in dem zueinander parallele Stäbe, insbesondere Kernbrennstoff enthaltende Brennstäbe, jeweils in einer Gittermasche befindlich angeordnet sind, der durch flache, zu den Stäben rechtwinklige, hochkant angeordnete Blechstege gebildet ist und der in einer Ecke einer Gittermasche eine mit zwei Endteilen versehene Anlagefeder für einen dort angeordneten Brennstab aufweist, welche mit den beiden Endteilen jeweils in einer Ausnehmung in einem Blechsteg mit einem zu diesem Blechsteg querstehendem Blechsteg verriegelt ist.The invention relates to a nuclear reactor fuel element with a grid-shaped spacer, in which rods parallel to one another, in particular fuel rods containing nuclear fuel, are each arranged in a grid mesh, which is formed by flat, perpendicular to the rods, vertically arranged sheet metal webs and in a corner of a grid mesh has a contact spring provided with two end parts for a fuel rod arranged there, which is locked with the two end parts in each case in a recess in a sheet metal web with a sheet metal web which is transverse to this sheet metal web.
Ein derartiges Kernreaktorbrennelement ist aus der deutschen Patentschrift 29 41 320 bekannt. Anlagefeder und Abstandshalter dieses bekannten Kernreaktorbrennelementes können aus verschiedenen Metallen bestehen, so daß für die Anlagefeder beispielsweise gut federnder Chrom-Nickel-Stahl als Werkstoff gewählt werden kann, während die Blechstege des Abstandshalters aus einer Neutronen nur in geringem Umfang absorbierenden Nickel-Eisen- öder Zirkoniumlegierung gefertigt sein können. Der Abstandshalter ist ferner einfach zu montieren und trotzdem sind die Teile der Anlagefeder bei Bruch gegen Herausfallen aus dem Abstandshalter gesichert.Such a nuclear reactor fuel element is known from German Patent 29 41 320. The contact spring and spacer of this known nuclear reactor fuel element can consist of different metals, so that for the contact spring, for example, well resilient chromium-nickel steel can be selected as the material, while the metal webs of the spacer made of a neutron absorbing nickel-iron or zirconium alloy only to a small extent can be made. The spacer is also easy to assemble and yet the parts of the contact spring are secured against falling out of the spacer in the event of breakage.
Ein derartiges Kernreaktorbrennelement weist in der Regel ein Kopf- und ein Fußteil auf. Diese sind durch Steuerstabführungsrohre miteinander verbunden. Jedes der Steuerstabführungsrohre ist mit einem Ende an einer Kopfplatte des Kopfteiles und mit dem anderen Ende an einer Fußplatte des Fußteiles lösbar, z.B. mit einer Schraubverbindung befestigt. Die Steuerstabführungsrohre durchsetzen Kopf- und Fußplatte rechtwinklig. Kopf- und Fußplatte sind rechteckig, in der Regel quadratisch.Such a nuclear reactor fuel element generally has a head part and a foot part. These are connected to each other by control rod guide tubes. Each of the control rod guide tubes is detachable at one end on a head plate of the head part and at the other end on a foot plate of the foot part, e.g. fixed with a screw connection. The control rod guide tubes penetrate the top and bottom plates at right angles. The top and bottom plates are rectangular, usually square.
Die mit den gitterförmigen Abstandshaltern verschweißten Steuerstabführungsrohre sind jeweils in einer quadratischen Gittermasche durch mehrere rechteckige, in der Regel ebenfalls quadratische, gitterförmige Abstandshalter geführt, die in Richtung der Längsachse der Steuerstabführungsrohre und damit auch des Brennelementes gesehen in der Regel gleichen Abstand voneinander haben und die untereinander und mit der Kopf- und Fußplatte fluchten. Brennstäbe, die Kernbrennstoff in gasdicht verschlossenen Hüllrohren enthalten, sind durch die nicht von den SteuerstabfUhrungsrohren besetzten quadratischen Gittermaschen des Abstandshalters geführt. Diese Brennstäbe sind weder an der Kopfplatte des Kopfteiles noch an der Fußplatte des Fußteiles befestigt, sondern sie haben zwischen Kopf- und Fußplatte in Längsrichtung Spiel und können sich daher in Richtung ihrer Längsachse d.h. in Längsrichtung des Kernreaktorbrennelementes frei ausdehnen.The control rod guide tubes welded to the grid-shaped spacers are each guided in a square grid mesh through a plurality of rectangular, generally also square, grid-shaped spacers, which are generally at the same distance from one another in the direction of the longitudinal axis of the control rod guide tubes and thus also of the fuel element, and which are located one below the other and align with the head and foot plates. Fuel rods that contain nuclear fuel in gas-tight cladding tubes are guided through the square grid meshes of the spacer which are not occupied by the control rod guide tubes. These fuel rods are neither attached to the head plate of the head part nor to the foot plate of the foot part, but they have play in the longitudinal direction between the head and foot plates and can therefore move in the direction of their longitudinal axis, i.e. expand freely in the longitudinal direction of the nuclear reactor fuel element.
Im Reaktorkern insbesondere eines Druckwasser-Kernreaktors sind eine Reihe solcher gleich ausgeführter Kernreaktorbrennelemente mit parallelen Längsachsen im Schachbrettmuster dicht nebeneinander angeordnet. Beim Be- und Entladen des Kernreaktors mit den einzelnen Kernreaktorbrennelementen kann es daher zum Verhaken von benachbarten Kernreaktorbrennelementen im Reaktorkern an den vier äußeren Blechstegen der Abstandshalter kommen, was zu einer Zerstörung dieser äußeren Blechstege führt und ein Wiedereinsetzen der Kernreaktorbrennelemente in den Reaktorkern unmöglich macht. Besonders neigen Kernreaktorbrennelemente zum Verhaken, die sich durch Betriebsbeanspruchungen im Reaktorkern stark gekrümmt haben. Es wurden deshalb bereits die beiden zu Stäben d.h. zu den Steuerstabführungsrohren und den Brennstäben des Kernreaktorbrennelmentes rechtwinkligen Kanten der äußeren Blechstege der Abstandshalter mit leicht nach innen geneigten Abweiserfahnen versehen, an denen beim Be- und Entladen des Kernreaktors die zu den Stäben des Kernreaktorbrennelementes rechtwinkligen Kanten der äußeren Blechstege der Abstandshalter von seitlich benachbarten, in Längsrichtung relativ zueinander bewegten Kernreaktorbrennelementen abgleiten können, so daß ein Verhaken an diesen Kanten vermieden wird.In the reactor core, in particular of a pressurized water nuclear reactor, there are a number of such identical nuclear reactor fuel elements with parallel longitudinal axes in the Checkerboard pattern closely arranged. When loading and unloading the nuclear reactor with the individual nuclear reactor fuel elements, adjacent nuclear reactor fuel elements can get caught in the four outer sheet metal webs of the spacers in the reactor core, which leads to the destruction of these outer sheet metal webs and makes it impossible to reinsert the nuclear reactor fuel elements in the reactor core. Nuclear reactor fuel elements, in particular, have a tendency to get caught, which have bent strongly as a result of operating stresses in the reactor core. For this reason, the two edges of the outer sheet metal webs of the spacers, which are at right angles to rods, that is to say to the control rod guide tubes and the fuel rods of the nuclear reactor fuel element, have been provided with deflector tabs which are inclined slightly inwards, on which, when loading and unloading the nuclear reactor, the edges which are perpendicular to the rods of the nuclear reactor fuel element outer sheet metal webs of the spacers can slide from laterally adjacent nuclear reactor fuel elements which are moved in the longitudinal direction relative to one another, so that jamming at these edges is avoided.
Derartige nach innen geneigte Abweiserfahnen können jedoch an den Ecken eines Abstandshalters des Kernreaktorbrennelementes, in denen sich Brennstäbe als Eckstäbe des Kernreaktorbrennelementes jeweils in einer quadratischen Gittermasche zwischen zwei zueinander rechtwinkligen äußeren Blechstegen befinden, nicht angebracht werden, da sie dort die thermohydraulischen Verhältnisse für das Kühlmittel im Kernreaktor derart verschlechtern, daß diese die Eckstäbe darstellende Brennstäbe nicht ausreichend gekühlt werden und deshalb Schaden nehmen können. Es besteht deshalb die Gefahr, daß sich im Reaktorkern im Schachbrettmuster diagonal benachbarte Kernreaktorbrennelemente beim Be- und Entladen des Kernreaktors mit den Ecken ihrer Abstandshalter verhaken. Dieses Verhaken kann durch möglichst lange Abweiserschrägen an diesen Ecken zumindest weitestgehend verhindert werden. Ist aber in den Gittermaschen in den Ecken des-Abstandshalters auch noch eine Anlagefeder angeordnet und mit ihren zwei Endteilen in einer Ausnehmung an einem äußeren Blechsteg verriegelt, so muß die Höhe des Abstandshalters d.h. die Breite seiner Blechstege besonders groß gewählt werden, wenn man an den Ecken des Abstandshalters lange Abweiserschrägen ausbilden will.Such inwardly inclined deflector lugs cannot, however, be attached to the corners of a spacer of the nuclear reactor fuel element, in which fuel rods as corner rods of the nuclear reactor fuel element are each located in a square grid mesh between two mutually perpendicular outer sheet metal webs, since there they contain the thermohydraulic conditions for the coolant in the Worsen the nuclear reactor in such a way that these fuel rods which represent the corner rods are not cooled sufficiently and can therefore be damaged. There is therefore a risk of being in the reactor core In the checkerboard pattern, diagonally adjacent nuclear reactor fuel elements get caught with the corners of their spacers when loading and unloading the nuclear reactor. This snagging can be at least largely prevented by the longest possible deflector bevels at these corners. However, if a contact spring is also arranged in the lattice mesh in the corners of the spacer and locked with its two end parts in a recess on an outer sheet metal web, the height of the spacer, ie the width of its sheet metal webs, must be chosen to be particularly large if one considers the Corners of the spacer wants to form long deflector slopes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kernreaktorbrennelement mit einem Abstandshalter zu schaffen, der auch in einer Gittermasche In einer Ecke dieses Abstandshalters eine verriegelte Anlagefeder aufweist und der dennoch sowohl besonders lange Abweiserschrägen an dieser Ecke als auch eine übliche, nicht vergrößerte, sondern optimal geringe Bauhöhe haben kann.The invention has for its object to provide a nuclear reactor fuel element with a spacer which also has a locked contact spring in a mesh in a corner of this spacer and which nevertheless has particularly long deflector slopes at this corner as well as a customary, not enlarged, but optimally low Can have height.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Kernreaktorbrennelement der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen für die Endteile der Anlagefeder von einer zu den Stäben parallelen Endkante des Blechsteges des Abstandshalters ausgehen, daß der querstehende Blechsteg einer der vier äußeren Blechstege des Abstandshalters ist und daß die beiden Endteile der Anlagefeder je einen zu diesem äußeren Blechsteg parallelen Ausläuferarm aufweisen,der in eine zu der Gittermasche seitlich benachbarte Gittermasche in einer Ecke des Abstandshalters greift und dort an der Innenseite des äußeren Blechsteges ein Endteil einer Anlagefeder für den in dieser Gittermasche in der Ecke des Abstandshalters angeordneten Brennstab bildet.To achieve this object, a nuclear reactor fuel element of the type mentioned at the outset is characterized in that the recesses for the end parts of the contact spring start from an end edge of the sheet metal web of the spacer which is parallel to the bars, that the transverse sheet metal web is one of the four outer sheet metal webs of the spacer and that the two end parts of the contact spring each have an extension arm parallel to this outer sheet metal web, which engages in a mesh mesh that is laterally adjacent to the mesh mesh in a corner of the spacer and there on the inside side of the outer sheet metal web forms an end part of a contact spring for the fuel rod arranged in this mesh in the corner of the spacer.
Auf diese Weise brauchen in dieser Gittermasche in der Ecke des Abstandshalters des Brennelementes keine Anlagefedern mit ihren beiden Endteilen an den beiden äußeren Blechstegen verriegelt zu werden, so daß volle Gestaltungsfreiheit insbesondere für die Ecke des Abstandshalters gewonnen ist.In this way, in this lattice mesh in the corner of the spacer of the fuel assembly, no contact springs need to be locked with their two end parts on the two outer sheet metal webs, so that full design freedom is gained, in particular for the corner of the spacer.
Es ist günstig, wenn der äußere Blechsteg in der Gittermasche in der Ecke des Abstandshalters eine Abstützausnehmung aufweist, in die das am Ausläuferarm ausgebildete Endtedl der in dieser Gittermasche befindlichen Anlagefeder greift. Dadurch werden Kräfte abgefangen, die in Längsrichtung des in dieser Gittermasche angeordneten Stabes auf die in dieser Gittermasche befindliche Anlagefeder einwirken und die von diesem Stab ausgehen.It is expedient for the outer sheet metal web in the mesh in the corner of the spacer to have a support recess into which the end-piece of the contact spring located in this mesh engages on the extension arm. In this way, forces are absorbed which act in the longitudinal direction of the rod arranged in this mesh on the contact spring located in this mesh and which originate from this rod.
Ferner ist es von Vorteil, wenn der äußere Blechsteg in der Gittermasche in der Ecke des Abstandshalters eine Ausweich-Ausnehmung für die in dieser Gittermasche befindliche Anlagefeder aufweist. Hierdurch ist gewährleistet, daß die Anlagefeder beim Einsetzen des Brennstabes in diese Gittermasche den vollen Federweg nehmen kann.It is also advantageous if the outer sheet metal web in the mesh in the corner of the spacer has an escape recess for the contact spring located in this mesh. This ensures that the contact spring can take the full travel when inserting the fuel rod into this mesh.
Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:
- Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht die Ecke eines Abstandshalters eines erfindungsgemäßen Kernreaktorbrennelementes.
- Fig. 2 zeigt in Seitenansicht eine Anlagefeder im Abstandshalter nach Fig. 1.
- Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht dieser Anlagefeder in Richtung des Pfeiles III in Fig. 2.
- Fig. 4 zeigt eine Unteransicht dieser Anlagefeder in Richtung des Pfeiles IV in Fig. 2.
- Fig. 5 zeigt ein halbes Stanzteil für die Anlagefeder nach den Fig. 2 bis 4.
- Fig. 6 zeigt in Draufsicht die Gittermasche in der in Fig. 1 dargestellten Ecke des Abstandshalters.
- Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch die Gittermasche nach Fig. 6 entsprechend der strichpunktierten Linie VII-VII.
- Fig. 1 shows a perspective view of the corner of a spacer of a nuclear reactor fuel element according to the invention.
- FIG. 2 shows a side view of a contact spring in the spacer according to FIG. 1.
- FIG. 3 shows a front view of this contact spring in the direction of arrow III in FIG. 2.
- FIG. 4 shows a bottom view of this contact spring in the direction of arrow IV in FIG. 2.
- 5 shows half a stamped part for the contact spring according to FIGS. 2 to 4.
- FIG. 6 shows a top view of the mesh in the corner of the spacer shown in FIG. 1.
- Fig. 7 shows a longitudinal section through the mesh according to Fig. 6 according to the dash-dotted line VII-VII.
Vom quadratischen gitterförmigen, aus einer Nickel-Eisen-Legierung bestehenden Abstandshalter eines Kernreaktorbrennelementes gemäß der Erfindung sind in Fig. 1 zwei flache ebene äußere Blechstege 2 und 3 zu erkennen, die hochkant angeordnet sind und zueinander rechtwinklig stehen. Auf der Innenseite dieser äußeren Blechstege 2 und 3 sind zum äußeren Blechsteg 2 parallele innere Blechstege 21 bis 23 und zum äußeren Blechsteg 3 parallele innere Blechstege 31 bis 33 erkennbar, die ebenfalls hochkant angeordnet sind und sich rechtwinklig unter Ausbildung von quadratischen Gittermaschen durchsetzen. In einer solchen quadratischen Gittermasche ist jeweils ein Steuerstabführungsrohr oder ein Kernbrennstoff enthaltender Brennstab des Kernreaktorbrennelementes angeordnet, zu denen die inneren und äußeren Blechstege rechtwinklig sind. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist nur ein einziger Brennstab 4 in der äußersten, durch die äußeren Blechstege 2 und 3 gebildeten quadratischen Gittermasche 5 in der Ecke des Abstandshalters dargestellt, zu dessen Längsrichtung die Seitenflächen der inneren und äußeren Blechstege parallel sind. Innerhalb der für Brennstäbe bestimmten quadratischen Gittermaschen weisen die inneren Blechstege 21 bis 23 und 31 bis 33 feste Noppen 200 bzw. 300 auf. Ferner ist in einer Ecke einer jeden solchen Gittermasche eine Anlagefeder aus Chrom-Nickel-Stahl für den in dieser Gittermasche befindlichen Brennstab angeordnet. Diese Anlagefeder weist zwei Endteile auf, mit denen die Anlagefeder jeweils in einer Ausnehmung in dem betreffenden Blechsteg mit einem zu diesem betreffenden Blechsteg querstehenden anderen Blechsteg verriegelt und an denen eine zu den Blechstegen 2 und 3 bzw. 21 bis 23 und 31 bis 33 querstehende bzw. zu den Stäben parallele Blattfeder angeformt ist. Die durch einzelne Gittermaschen der gitterförmigen Abstandshalter geführten Steuerstabführungsrohre sind mit diesen Abstandshaltern veimchweißt, während Noppen und Anlagefedern in anderen Gittermaschen der gitterförmigen Abstandshalter in diesen Gittermaschen geführten Brennstäben kraftschlüssig Halt geben. An den zu den zueinander parallelen Steuerstabführungsrohren und Brennstäben im Abstandshalter rechtwinkligen Kanten weisen die äußeren Blechstege 2 und 3 leicht nach innen geneigte Abweiserfahnen 8 und 9 auf. Ferner sind die zu den Steuerstabführungsrohren und Brennstäben rechtwinkligen Kanten der inneren Blechstege 21 bis 23 und 31 bis 33 mit Verwirbelungsfahnen 10 und 11 zum Verwirbeln von das Kernreaktorbrennelement im Kernreaktor durchströmendem Kühlwasser versehen.From the square grid-shaped spacer of a nuclear reactor fuel element consisting of a nickel-iron alloy according to the invention, two flat, flat outer
Die äußeren Blechstege 2 und 3 sind über einen Zwischenstreifen 12 miteinander verbunden, der sich zwischen diesen beiden äußeren Blechstegen 2 und 3 an der zu den zueinander parallelen Steuerstabführungsrohren und Brennstäben in den Gittermaschen parallelen Außenkante des Abstandshalters befindet, der zu diesen beiden äußeren Blechstegen 2 und 3 geneigt ist und der zu diesen Steuerstabführungsrohren und Brennstäben parallel ist. Die beiden äußeren Blechstege 2 und 3 sind an den Ecken des Abstandshalters ausgehend von ihren zu den im Abstandshalter befindlichen Steuerstabführungsrohren und Brennstäben rechtwinkligen Kanten zu diesem Zwischenstreifen 12 hin unter Ausbildung gleichgeneigter geradliniger Abschrägungskanten 13 und 14 abgeschrägt.The outer
In den Gittermaschen 15 und 16 des Abstandshalters nach Fig. 1 ist jeweils in einer Ecke, die seitlich zu der Gittermasche 5 benachbart ist, eine Anlagefeder 51 aus Chrom-Nickel-Stahl für jeweils einen aus einem Brennstab bestehenden Stab angeordnet, der sich in der betreffenden Gittermasche 15 oder 16 befindet. Diese Anlagefeder 51 weist ein oberes Endteil 52 und ein unteres Endteil 53 auf, an denen eine zu dem betreffenden Stab der jeweiligen Gittermasche 15 oder 16 parallele, in die Gittermasche 15 oder 16 hineingewölbte Blattefeder 540angeformt ist. Oberes und unteres Endteil 52 und 53 sind spiegelbildlich gleich ausgebildet, aus einem aus Chrom-Nickel-Stahl-Blech bestehenden Stanzteil entsprechend Fig. 5 gebogen und mit in einer zu den Stäben im Abstandshalter parallelen Geraden liegenden Auskerbungen 54 und 55 im oberen Endteil 52 und im unteren Endteil 53 versehen.In the
Der zwischen der Gittermasche 15 und der Gittermasche 5 in der Ecke des Abstandshalters befindliche innere Blechsteg 31 weist an seiner zu den Stäben im Abstandshalter parallelen Endkante 56 zwei von dieser Endkante 56 ausgehende Ausnehmungen auf, die Abstand voneinander haben und von denen die der Oberkante des Steges 31 näherliegende Ausnehmung 57 in Fig. 7 erkennbar ist. In diesen Ausnehmungen in der zu den Stäben parallelen Endkante 56 sind die beiden Endteile 52 und 53 der Anlagefeder 51 mit den Einkerbungen 54 und 55 eingeschoben und durch den zum inneren Blechsteg 31 querstehenden äußeren Blechsteg 2 verriegelt. Dieser äußere Blechsteg 2 ist an den zu den Stäben parallelen Endkanten des inneren Blechsteges 31 und der zu diesem parallelen anderen inneren Blechstege festgeschweißt.The inner
An beiden Endteilen 52 und 53 der Anlagefeder 51 ist ein Ausläuferarm 58 und 59 angeformt, der jeweils durch die Ausnehmungen (z.B. 57) an der zu den Stäben parallelen Endkante des inneren Blechsteges 31 in die Gittermasche 5 in der Ecke des Abstandshalters greift. Diese Ausläuferarme 58 und 59 sind rechtwinklig zu den Stäben im Abstandshalter. Jeder dieser beiden Ausläuferarme 58 und 59 bilden in der Gittermasche 5 in der Ecke des Abstandshalters an der Innenseite des äußeren Blechsteges 2 ein Endteil 60 und 61 für eine weitere Anlagefeder mit einer Blattfeder 62, die zu den Stäben im Abstandshalter parallel ist und an der der in der Gittermasche 5 befindliche Stab 4 anliegt.An
Die in der der Gttermasche 5 seitlich benachbarten Ecke der Gittermasche 16 angeordnete Anlagefeder 51 ist genauso wie die in der Gittermasche 15 angeordneten Anlagefeder 51 ausgebildet und in gleicher Weise in entsprechenden Ausnehmungen an der zu den Stäben parallelen Endkante 69 des inneren Blechsteges 21 durch den äußeren Blechsteg 3 verriegelt. Auch diese Anlagefeder 51 greift mit ihren Ausläuferarmen 58 und 59 in die Gittermasche 5 und bildet dort an der Innenseite des äußeren Blechsteges 3 eine Anlagefeder mit Endteilen 60 und 61 und einer Blattfeder 62.The
An den Endteilen 60 und 61 der Anlagefedern mit den Blattfedern 62 in der Gittermasche 5 sind Ausprägungen 63 und 64 ausgebildet, die jeweils in eine Abstützausnehmung 65 bzw. 66 in den äußeren Blechstegen 3 bzw. 2 greifen und auf die Ausläuferarme 58 und 59 in Längsrichtung des Stabes 4 einwirkende Kräfte abfangen.On the
Ferner befinden sich in den äußeren Blechstegen 3 und 2 noch Ausweichausnehmungen 67 und 68 für die Knickstellen 69 in den in der Gittermasche 5 hineingewölbten Blattfedern 62 der Anlagefedern, die sich innerhalb dieser Gittermasche 5 befinden.Furthermore, in the outer
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